Ventosa de vacío
Figura 1: ventosas de vacío
Una ventosa de vacío es un dispositivo utilizado en un sistema de vacío para agarrar y mover objetos para aplicaciones de recogida y colocación. Estos dispositivos funcionan junto con un generador de vacío para levantar objetos. Suelen estar hechos de silicona, poliuretano (PUR), cloropreno (CR) o nitrilo (NBR) y están disponibles en varios tamaños y diseños con diferentes capacidades de sujeción.
Índice de contenidos
- Principio de funcionamiento
- Tipos de ventosas de vacío
- Componentes adicionales
- Criterios de selección
- Cálculo del diámetro de la ventosa
- Aplicaciones
Vea nuestra selección de ventosas de vacío aquí
Principio de funcionamiento
Las ventosas de vacío funcionan como pinzas en aplicaciones de manipulación manual o automática y utilizan la presión diferencial para funcionar. Consta de dos partes: la ventosa y el elemento de unión. La ventosa es el componente que entra en contacto directo con la pieza. Cuando la presión atmosférica que actúa contra la ventosa es mayor que la presión entre la ventosa y la pieza, la ventosa de vacío se fija contra la pieza. Para conseguir esta diferencia de presión, la ventosa está unida al generador de vacío. Este generador de vacío ayuda a evacuar el aire entre la superficie de la ventosa y la pieza. La ventosa en contacto con la superficie de la pieza no permite la entrada de aire por ningún lado ayudando a crear el vacío.
Figura 2: Principio de funcionamiento de la ventosa de vacío: ventosa de vacío (A), pieza (B), fuerza de retención (C)
A medida que aumenta la diferencia entre la presión en el interior de la ventosa y la presión atmosférica, también aumenta la fuerza de retención de la ventosa. El cálculo de la fuerza de la ventosa se puede realizar mediante la siguiente fórmula:
Dónde,
- F = fuerza de retención
- ∆P = diferencia entre la presión atmosférica y la presión dentro de la ventosa
- A = superficie de aspiración efectiva
La fórmula anterior también muestra que la fuerza de retención es proporcional al área de succión efectiva. Cuanto mayor sea la superficie de succión, mayor será la fuerza de retención.
Tipos de ventosas de vacío
Dependiendo del tipo de ventosa, generalmente se dispone de los siguientes tipos de ventosas:
Ventosas de vacío planas
Para las piezas con una superficie plana o ligeramente curvada, se prefieren las ventosas planas. Se recomiendan para uso universal y proporcionan una buena estabilidad gracias a su forma plana. Su forma plana hace que se puedan utilizar como ventosas de vacío para vidrio, metal y cartones. También son adecuados para manipular objetos metálicos pesados.
Figura 3: Ventosas de vacío planas
Ventosas de vacío ovaladas
Son preferibles para manipular superficies y piezas estrechas y alargadas (por ejemplo, chapas largas). Pueden tener fuelles o superficies planas y se utilizan generalmente cuando se requiere la máxima fuerza de sujeción.
Figura 4: Ventosa de vacío ovalada
Ventosas de vacío de fuelle
Las ventosas de fuelle se utilizan para piezas con superficies irregulares o con alturas variables. Estas ventosas son adecuadas para manipular piezas frágiles como componentes electrónicos, piezas moldeadas por inyección, etc. Las ventosas con múltiples fuelles son adecuadas para la manipulación de productos envasados y retractilados.
Figura 5: Ventosas de vacío de fuelle
Característica de los labios
La característica del labio en la ventosa de vacío plana evita las fugas y garantiza un sellado fiable en superficies tanto lisas como ligeramente rugosas. También están disponibles con doble labio de seguridad, labio ultrafino y labio robusto. La función de vacío del doble labio de seguridad evita la separación en caso de que haya una fuga a través del labio externo.
Figura 6: Ventosas de vacío con labios
Característica de las costillas de apoyo
La característica de las costillas de soporte para las ventosas de vacío planas ayuda a aumentar la fuerza de sujeción y la estabilidad de las ventosas.
Componentes adicionales
Los componentes que se comentan a continuación son esenciales para apoyar el rendimiento de las ventosas de vacío.
- Generadores de vacío: Los generadores de vacío ayudan a las ventosas proporcionando el vacío necesario. El generador de vacío funciona de forma eléctrica o neumática. Los generadores neumáticos ayudan a conseguir tiempos de ciclo cortos y rápidos. Estos generadores pueden integrarse directamente en el sistema gracias a su diseño ligero y compacto. Los generadores eléctricos se utilizan cuando se requiere una gran capacidad de aspiración o cuando no hay disponibilidad de aire comprimido.
- Aire comprimido: El generador de vacío utiliza aire comprimido para generar el vacío.
- Mangueras Las mangueras de vacío especiales se utilizan con las ventosas de vacío para adaptarse al tamaño de las ventosas y al volumen de flujo necesario.
- Accesorios: Accesorios como eyectores, silenciadores, filtros de vacío, reguladores de vacío, generalmente acompañan a las ventosas de vacío para ayudar a mejorar el rendimiento.
- Válvulas: Las válvulas, como las válvulas de bola o las electroválvulas, ayudan a las ventosas de vacío a controlar el vacío y el flujo de aire comprimido.
Criterios de selección
Para seleccionar la ventosa de vacío para su aplicación deben tenerse en cuenta los siguientes criterios de selección.
- Fuerza de retención: La fuerza de retención de la ventosa nunca debe superar la fuerza de retención teórica. La fuerza de retención teórica se calcula como: F = ∆P x A como se ha mencionado anteriormente.
- Factor de seguridad: Dependiendo del estado de la superficie de la pieza, el factor de seguridad debe ajustarse a la fuerza de sujeción. Para una superficie lisa o densa de la pieza, se debe ajustar un factor de seguridad de 1,5 y para una superficie porosa, rugosa, heterogénea o aceitada, un factor de seguridad de 2,0 o más.
- Material: Las ventosas de vacío se componen de una amplia gama de materiales. Los materiales más comunes son la silicona, el NBR, el PUR y el CR. La elección del material varía en función de la aplicación. Algunos materiales pueden utilizarse con superficies lisas o irregulares de madera, vidrio y plástico, mientras que otros para aplicaciones frágiles como la electrónica o el embalaje.
- Lasuperficie: La superficie de la pieza hace que un determinado tipo de ventosas y el material de las ventosas sean más adecuados que otros. Una ventosa plana es adecuada para superficies planas y ligeramente curvas, mientras que las ventosas de fuelle son adecuadas para superficies irregulares.
-
Coeficiente de fricción: El coeficiente de fricción proporciona información sobre la capacidad de la ventosa para agarrar y sellar la superficie de la pieza. Muestra la relación entre la fuerza de fricción y la fuerza normal. Varios fabricantes utilizan los siguientes valores de coeficiente de fricción generalmente utilizados para diversos tipos de superficies de piezas:
- Superficie aceitosa = 0,1
- Superficie húmeda o mojada = 0,2 - 0,4
- Superficie rugosa = 0,6
- Vidrio, piedra y plástico seco = 0,5
- Madera y metal = 0,5
- Papel de lija = 1,1
- La superficie de la pieza, el tipo y el material de la ventosa influyen en las propiedades de fricción. Por lo tanto, es preferible determinar este coeficiente de fricción mediante pruebas exhaustivas en el entorno de funcionamiento.
Diámetro de la ventosa de vacío
La fuerza de sujeción es directamente proporcional al diámetro efectivo de la ventosa. Para determinar el diámetro, es necesario saber cómo se levantará la pieza. Consulte la siguiente sección sobre cómo determinar el diámetro:
Ventosa horizontal que aplica una fuerza vertical para levantar la pieza:
Para calcular la fuerza de retención utilice esta fórmula:
El diámetro correspondiente se puede calcular como
Figura 7: Ventosa horizontal, que aplica una fuerza vertical para levantar la pieza
Dónde,
- F: Fuerza de retención
- m: Peso de la pieza (kg)
- g: Aceleración debida a la gravedad
- a: Aceleración del sistema
- S: Factor de seguridad
- d: Diámetro efectivo
- P0: Vacío (bar)
- n: Número de ventosas
En el caso de la ventosa horizontal, desplazar la pieza horizontalmente (hacia un lado):
Para calcular la fuerza de retención utilice esta fórmula:
El diámetro correspondiente se puede calcular como
Figura 8: Ventosa horizontal, desplazando la pieza horizontalmente
Dónde,
- F: Fuerza de retención
- m: Peso de la pieza (kg)
- g: Aceleración debida a la gravedad
- a: Aceleración del sistema
- S: Factor de seguridad
- µ: Coeficiente de fricción
- d: Diámetro efectivo
- P0: Vacío (bar)
- n: Número de ventosas
En el caso de la ventosa vertical, aplicando una fuerza vertical a la pieza:
Para calcular la fuerza de retención utilice esta fórmula:
El diámetro correspondiente se puede calcular como
Figura 9: Ventosa vertical, que aplica una fuerza vertical a la pieza
Dónde,
- F: Fuerza de retención
- m: Peso de la pieza (kg)
- g: Aceleración debida a la gravedad
- a: Aceleración del sistema
- S: Factor de seguridad
- µ: Coeficiente de fricción
- d: Diámetro efectivo
- P0: Vacío (bar)
- n: Número de ventosas
Aplicaciones
Las ventosas de vacío se utilizan normalmente en los siguientes tipos de aplicaciones:
- Se utiliza en la industria manufacturera y de la automoción como ventosas de elevación para manipular chapas, piezas moldeadas por inyección y paneles de carrocería.
- Se utilizan como ventosas de elevación para cristales, baldosas, parabrisas de coches, etc.
- Se utiliza en las industrias de embalaje para manipular cajas de cartón, películas de plástico, etc.
- Se utiliza en la industria alimentaria y farmacéutica.
Obtenga más información sobre las distintas aplicaciones de los componentes de vacío en nuestro artículo sobre válvulas de bola de vacío.